Пусковой орган автоматики ввода резервного питания Советский патент 1987 года по МПК H02J9/06 

Изобретение относится к противо- аварийной автоматике энергосистем и предназначено для потребителей с двигательной нагрузкой,

Цель изобретения - повышение на-, дежности функционирования.

На фиг.1 приведена структурная схема предлагаемого пускового органа} на фиг.2 - временные диаграммы, поясняющие его принцип действия.

Пусковой орган (фиг.1) содержит фазочувствительный блок 1, блок 2 сбрасывающих импульсов, логический блок 3, схемы 4 и 5 сравнения, исполнительный орган 6.

В состав фазочувствителького бло- .ка 2 входят формирователи 7 и 7 основных импульсов, формирователи 8 и 8 вспомогательных импульсов, первая 9, вторая 10 и третья 11 схемы И. В состав блока 2 сбрасывающих импульсов входит схема ИЛИ 12 и генератор 13 импульсов. В состав логического блока 3 входит схема ИЛИ 14, тригпер 15, счетный триггер 16, генератор 17 импульсов, первая 18, вторая 19 и третья 20 схемы И, первый 21, второй 22 и третий 23 счетчики. В состав исполнительного органа 6 входит одно- вибратор 24 и схема И 25.

Напряжение основного источника U( подается в фазочувствительный блхж 1 на вход формирователя 7 основных импульсов. Напряжение резервного источника Uo подается в фазочувствитель I

ный блок 1 .на вход формирователя 7 основных импульсов. Напряжения U. и и на выходах формирователей 7 и 7 основных импульсов имеют вид импульсных последовательностей прямоугольной формы, жестко привязанных к нулевой фазе соответствующих синусоидальных напряжений U, и И„. Длительность импульсов на выходе формирователей 7 и 7 постояна и одинакова

10

15

20

(фиг.2). Формирователи 8 и 8 вспомогательных импульсов подключены соответственно к выходам формирователей

7 и 7 . Формирователи.8 и 8 запуска- 5о чика 22 подключен к входу Меньше ются по заднему фронту основных импервой 9 и второй 10 схем И подклю чены соответственно к выходам форм рователей 8 и 8 вспомогательных и пупьсов, а вторые входы этих схем подключены перекрестно к выходам формирователей 7 и 7 основных импульсов. Входы третьей схемы И 11 подключены к выходам формирователе 7 и 7 основных импульсов.

Выходы первой 9, второй 10 и тр тьей 11 схем И подключены к входам схемы ИЛИ 12 блока 2 сбрасывающих импульсов, а выход этой схемы подк чен к входу генератора 13 импульсо Выходы первой 9 и второй 10 схем И подключены к входам схемы ИЛИ.14 л гического блока 3.

Выход схемы ИЛИ 14 подключен к запи сывающему единицу входу тригге 15, записывающий нуль вход триггер 15 подключен к выходу третьей схем И 11 фазочувствительного блока. Вх счетного триггера 16 подключен к е

25 ничному выходу триггера 15. Первый выход счетного триггера 16 подключ к первому входу первой- схемы И 18 логического блока 3. Второй выход счетного триггера 16 подключен к п

i30 вому входу третьей схемы И 20 логи ческого блока 3. Первый вход второ

19схемы И логического блока 3 под ключен к выходу схемы И третьей 11 фазочувствительного блока Т. Вторы

35 входы первой 18, второй 19 и треть

20схем И подключены к выходу гене тора 17 импульсов логического блок 3. Третьи входы первой 18 и третье 20 схем И подключены к выходу схем

40 ИЛИ 14. Выходы перво.й 18, второй 1 и третьей 20 схем И лтодключёны соо ветственно к входам первого 2,1, вт рого 22 и третьего 23 счетчиков, у тановочные входы к оторых тэ одключен

45 через одновибратор 24 к выходу ген ратора 13 импульсов блока 2 сбрасы ющих импульсов. Выход первого счет чика 21 подключен к }зходу Вольше схемы 4 сравнения. Выход второго сч

схемы 4 сравнения и к входу Больш схемы 5 сравнения. Выход третьего счетчика 23 подключен к входу Мен ше схемы 5 сравнения. Выходы Бол 55 ше схем 4 и 5 сравнения подключены к первому и второму входам схемы И 25 исполнительного органа 6, а третий вход этой схемы И подключен к выходу генер.тора 13 Iiмпyльcoв блок

пульсов . Импульсные последовательности Ug и Ug на выходе формирователей В и 8 также имеют форму прямоугольных импул сов постоянной длительности, причем длительность импульсов на выходе формирователей 8 и 8 равна длительности импульсов на выходе формирователей 7 и 7. Первые входы

0

5

0

первой 9 и второй 10 схем И подключены соответственно к выходам формирователей 8 и 8 вспомогательных им- пупьсов, а вторые входы этих схем И подключены перекрестно к выходам формирователей 7 и 7 основных импульсов. Входы третьей схемы И 11 подключены к выходам формирователей 7 и 7 основных импульсов.

Выходы первой 9, второй 10 и третьей 11 схем И подключены к входам схемы ИЛИ 12 блока 2 сбрасывающих, импульсов, а выход этой схемы подключен к входу генератора 13 импульсов. Выходы первой 9 и второй 10 схем И подключены к входам схемы ИЛИ.14 логического блока 3.

Выход схемы ИЛИ 14 подключен к запи сывающему единицу входу триггера 15, записывающий нуль вход триггера 15 подключен к выходу третьей схемы , И 11 фазочувствительного блока. Вход счетного триггера 16 подключен к еди5 ничному выходу триггера 15. Первый выход счетного триггера 16 подключен к первому входу первой- схемы И 18 логического блока 3. Второй выход счетного триггера 16 подключен к пер0 вому входу третьей схемы И 20 логического блока 3. Первый вход второй

19схемы И логического блока 3 подключен к выходу схемы И третьей 11 фазочувствительного блока Т. Вторые

5 входы первой 18, второй 19 и третьей

20схем И подключены к выходу генератора 17 импульсов логического блока 3. Третьи входы первой 18 и третьей 20 схем И подключены к выходу схемы

0 ИЛИ 14. Выходы перво.й 18, второй 19 и третьей 20 схем И лтодключёны соответственно к входам первого 2,1, второго 22 и третьего 23 счетчиков, установочные входы к оторых тэ одключены

5 через одновибратор 24 к выходу генератора 13 импульсов блока 2 сбрасывающих импульсов. Выход первого счетчика 21 подключен к }зходу Вольше схемы 4 сравнения. Выход второго счетчика 22 подключен к входу Меньше

схемы 4 сравнения и к входу Больше схемы 5 сравнения. Выход третьего счетчика 23 подключен к входу Меньше схемы 5 сравнения. Выходы Болы ше схем 4 и 5 сравнения подключены к первому и второму входам схемы И 25 исполнительного органа 6, а третий вход этой схемы И подключен к выходу генер.тора 13 Iiмпyльcoв блока

2 сбрасывающих импульсов. Выходом иполнительного органа 6 является вых схемы И 25.

Рассмотрим работы предлагаемого пускового органа автоматики ввода резервного питания.

Индексы напряжений на фиг.2 соот- вествуют номерам блоков схемы пускового органа автоматики ввода резервного питания. Временные диаграммы (фиг.2) приведены для случаев: а - совпадения основных импульсов большей частоты с вспомогательными импульсами меньшей частоты, б - совпадения основных импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты, в - совпадения вспомогательных импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты и последующего расхождения импульсных последовательностей. Для определенности принято, что частота f напряжения резервного источника больше частоты fj напряжения U, основного источника. Рассмотрим ситуацию, при которой основной источник питания отказал и напряжение U, поддержива- за счет выбега двигателей. Час- этого напряжения начинает В связи с тем, что частоты неодинаковы, импульсные последовательности с выходов формирователей 7, 7 и 8, 8 с течением времени смещаются относительно друг друга. При этом импульсы большей частоты (f) своим передним фронтом надвигаются шаг за шагом на импульсы меньшей частоты (f) со стороны их заднего фронта, а расстояние между передними фронтами импульсов А,, А, А,, ..., А„, А, с каждым шагом, отнесенным к периоду Т, меньшей частоты уменьшается на величину Т,-Т,, где Tj - период большей частоты. Сна чала имеет место совпадение переднег фронта основных импульсов, следующих с частотой f2, с задним фронтом вспомогательных импульсов, следующих с частотой f,. Этот факт фиксируется первой схемой И 9, сигнал Ug с выхода которой через схему ИЛИ 12 поступает на вход генератора 13 импульсов блока 2 сбрасывающих импульсов и запирает его. Генератор 13 импульсов переходит в режим молчания,-снимая тем самым сигналы с установочных входов первого .21, второго 22 и третьего 23 счетчика. Сигнал U, кроме то

ется тота f, падать, f, и f.

го, через схемы liJlH 14 логического блока 3 поступает на записывающий единицу вход триггера 15, перебрасывая в единичное состояние триггер 15. Переход в единичное состояние последнего и появление на его выходе сигнала и,5- обеспечивает перевод в единичное состояние счетного триггера 16.

После первого совпадения основные импульсы большей частоты начинают ша- . гать по вспомогательным импульсам меньшей частоты. Число шагов N, которое потребуется сделать переднему

фронту импульсов большей частоты,

чтобы пройти путь Т ,- равный длительности вспомогательного импульса меньшей частоты, определяется следующим образом:

N

т -Т

i, 2

(1)

Выражение (1) получено исходя из того, что ширина одного шага равна разности периодов. Переходя в (1) от периодов к частотам и вводя обозначение частоты скольжения получим

Tf. f.f,fz

С/

f

f,f.-f1

N

(2)

fj-f,

40 45

35

Оценку величины разности частот f - -f, или оценку величины частоты скольжения можно провести путем под-, счета числа шагов. При этом очевидно, что чем меньше частота скольжения

5

тем больше число шагов

N.

Время t, , в течение которого основные импульсы большей частоты шагают по вспомогательным импульсам меньшей частоты, равно произведению числа шагов N на длительность периода Т, т.е. равно

t NT -.. fg

(3)

Если основной источник питания от4045

50 ключен, то за время t частота f, уменьшается, а частота скольжения f возрастает. Поэтому число совпадений основных импульсов большей частоты с о.сновными импульсами меньшей часто gg ты будет меньше, чем число совпадений основных импульсов большей частоты с вспомога тельными импульсами меньшей частоты. Если при совпадениях импульсов большей частоты с вспомогательными импульсами меньшей частоты число совпадений определяется первым счетчиком 21, так как открыта первая схема И 18 логического блока 3, то при совпадениях основньге импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты число совпадений определяется вторым счетчиком 22. Посл первого совпадения основных импуль- сов большей частоты с основными им- пульсами меньшей частоты исчезает сигнал Uj с выхода первой схемы И 9 фазочувствительного блока 1 и появляется сигнал и„ на выходе третьей схемы И 11 фазочувствительного блока 1. Сигнал и„ поступает на вход вто- рой схемы И 19 и на записывающий нуль вход триггера 15, переводя триг гер 15 в нулевое положение. Счетный триггер 16 остается при этом в прежнем состоянии, когда имеется единичный сигнал на его первом выходе. Запись в первом счетчике 21 прекращается, так как исчезает сигнал U с выхода схемы ИЛИ 14 логического блока 3. Для повьшения точности подсчет числа совпадений производится в моменты времени, когда есть сигнал и с выхода генератора импульсов логического блока 3. Тем самым число N, записанное в счетчике, будет больше числа совпадений N во столько раз, во сколько раз частота f следования импульсов с выхода генератора импульсов 17 больше частоты f/.

После совпадений основных импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты начинаются совпадения вспомогательных импульсов большей частоты с Основными импульсами меньшей частоты. При первом таком совпадении появляется сигнал U на- выходе второй схемы И 10 фазочувствительного блока и исчезает сигнал и„ на выходе третьей схемы И 11 фазочувствительного блока. Исчезновение сигнала U,, приводит к прекращению записи числа совпадений во втором счетчике 22, а-появление сигнала U,g вызывает через схемы ИЛИ 14 переброс в единичное состояние триггера 15 и появление на его выходе сигнала и,5 , Сигнал и,5 вызывает переход счетного триггера 16 в состояние при котором на его первом выходе сигнал исчезает и появляется сигнал на втором выходе. Переход счетного триггера 16 в hoBoe состояние обеспечи

о

0 5 Q g

5

вает включение через третью схему И 20 логического блока третьего счетчика 23. В последнем определяется число совпадений переднего фронта вспомогательных импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты.

Так как частота f, продолжает падать, число, записанное в третьем счетчике 23 меньше числа, записанного во втором счетчике. В случае, если приемники электрической энергии бьши запитаны от источника напряжения U,j, а источник напряжения U является резервным, вначале запускается вторая схема И 10 фазочувствительного блока, затем третья 11 и наконец первая 9. Однако порядок работы счетчиков не изменяется и вначале запускается первый 21, затем второй 22 и наконец третий 23 счетчики. Если число, записанное в первом счетчике, больше числа, записанного во втором счетчике, а оно в свою очередь больше числа, записанного в третьем счетчике, появляются сигналы на выходе Больше схем 4 и 5 сравнения.

После расхождения вспомогательных импульсов большей частоты с основными импульсами меньшей частоты исчезает сигнал и 2 с выхода схемы ИЛИ 12 блока 2. Сбрасывающим импульсом, запускается генератор 13 импульсов, появление сигнала с выхода которого обеспечивает при наличии сигналов и, Uj срабатывание схемы И 25 исполнительного органа 6 и формирование тем самым сигнала на запуск АВР. Период Т(3 следования импульсов генератора 13 импульсов выбирается с таким расчетом, чтобы во всем возможном диапазоне частот скольжения он был больше периода следования импульсов с выхода схемы ИЛИ 12. Сигнал 13, задержанный в одновибраторе 24, подается на установочные входы первого 21, второго 22 и третьего 23 счетчиков, сбрасывая на нуль их показания; Задержка в одновибраторе сброса показаний счетчиков необходима для обеспечения надежного срабатывания схемы И 25 исполнительного органа 6.

В случае, когда основной источник исправен, частота напряжения U, остается практически постоянной, остается практически глостоянной и частота скольжения f., а значит, и одинаковыми числа, записанные в первом 21, втором 22 и третьем 23 счетчиках В этом случае команда на пуск автоматического включения резерва (АВР) tie пройдет. Факт снижения частоты основного источника питания можно зафиксировать и одной схемой сравнения . Однако для блокировки от ложных пусков АВР при колебаниях частоты f, основного источника питания, имеющих место при пуске мощных приемников электроэнергии, предусмотрено двойное сравнение частот путем сравнения чисел, записанных в счетчиках 21 и 22, и чисел, записанных в счетчиках 22 и 23. Двухкратное сравнение частот спустя определенные промежутки времени позволяет установить характер измерения частоты основного источника питания и принять обоснованное решение о необходимости пуска АВР.

Формула изобретения

Пусковой орган автоматики ввода резервного питания, содержащий фазо- чувстзительный блок,схему сравнения и исполнительный орган, о т л и ч а ю- щ и и с я тем,что,с целью повышения надёжности функционирования, в него введены блок сбрасывающих импульсов, логический блок и схема сравнения, а в состав фазочувствительного блока введены два формирователя основных импульсов,два формирователя вспомогательных импульсов и три схемы И, входы формирователей основных импульсов подключены соответственно на напряжение основного и резервного источников питания, выходы формирователей основных импульсов подключены к входам формирователей вспомогательных импульсов, выходы формирователей вспомогательных импульсов подключены соответственно к первым входам первой и второй схем И фазочувствительного блока, вторые входы которых подключены перекрестно к выходам формирователей основных импульсов, входы третьей схемы И фазочувствительного блока подключены к выходам формирователей основных импульсов, выход первой, второй и третьей схем

0

5

0

И фазочувствительного блока подключены к входам блока сбрасывающих импульсов, содержащего последовательно включенные схемы ИЛР и генератор импульсов, логический блок состоит из последовательно включенных триггера и счетного триггера, генератора импульсов, трех схем И и трех счетчиков, причем записывающий единицу вход триггера подключен к выходу схемы 1-ШИ логического блока, записывающий нуль вход триггера подключен к выходу второй схемы И фазочувствительного блока, первый выход счетного триггера подключен к одному из входов первой схемы И логического блока, второй выход счетного триггера подключен к одному из входов второй схемы И логического блока, вторые входы первой, второй и третьей схемы И логического блока подключены к выходу генератора импульсов логического блока, а другой вход третьей схемы И 5 логического блока подключен к выходу второй схемы И фазочувствительного блока, третьи входы первой и третьей ° схем И логического блока подключены к выходу схем ИЛИ этого блока, а -выходы первой, второй и третьей схем И логического блока подключены соответственно к входам первого, второго и третьего счетчика, выход первого счетчика подключен к входу Больше первой схемы сравнения, выход второго счетчика подключен к входу Меньше первой схемы сравнения и к входу Больше второй схемы сравнени я, выход третьего счетчика подключен к входу Меньше второй схемы сравнения, выходы Больше первой и второй схем сравнения подключены к первым двум входам схемы И исполнитель0

5

0

45

50

ного органа, в состав которого кроме того входит одновибратор, вход которого подключен к выходу генератора импульсов блока сбрасывающих импульсов, а выход подключен к установочным входам первого, второго и третьего счетчиков, третий вход схемы И исполнительного органа подключен к выходу генератора импульсов блока сбрасывающих импульсов, выход этой схемы И является выходом исполнительного органа.

Изобретение относится к проти- воаварийной автоматике энергосистем и предназначено для потребителей с двигательной нагрузкой. Цель - повышение надежности функционирования. При отказе основного источника напряжение поддерживается за счет выбега двигателя. Из-за разности частот на шинах питания и шинах резервного питания импульсные последовательности с выходов формирователей 7 смещаются. Факт совпадения переднего фронта основных импульсов фиксируется, снимая с установочных входов счетчиков 21, 22, 23. При совпадении основных импульсов большей частоты с вспомогательными импульсами меньшей частоты число совпадений определяется первым счетчиком 21. При совпадении основных импульсов большей частоты с основными, импульсами меньшей частоты число совпадений определяется вторым счетчиком 22. В счетчике 23 определяется число совпадений переднего фронта вспомогательных импульсов большей частоты с основными импульсами мень- / шей частоты. При возрастании чисел, записанных соответственно в первом, втором и третьем счетчиках, появятся сигналы на выходах Больше схем сравнения 4 и 5. При одинаковых числах, записанных в счетчиках, пуск автоматического включения резерва не произойдет. 2 ил. с 00 D1 4 00 0 05